生化需氧量

生化需氧量（Biochemical oxygen demand，簡寫為BOD），是水體中的好氧微生物在一定溫度下將水中有機物分解成無機質，這一特定時間內的氧化過程中所需要的溶解氧量^[1]。

應用

雖然生化需氧量並非一項精確定量的檢測，但是由於其間接反映了水中有機物質的相對含量，故而BOD長期以來作為一項環境監測指標被廣泛使用^[2]；在水環境模擬中，由於對水中每種化合物分別考慮也並不現實，同樣使用BOD來模擬水中有機物的變化^[3]。

生化需氧量和化學需氧量(COD)的比值能說明水中的難以生化分解的有機物占比，微生物難以分解的有機污染物對環境造成的危害更大。通常認為廢水中這一比值大於0.3時適合使用生化處理。^[2]

在BOD的測量中，通常規定使用20℃、5天的測試條件，並將結果以氧的mg/L表示，記為五日生化需氧量，符號${\displaystyle {\begin{smallmatrix}BOD_{5}\end{smallmatrix}}}$，這一指標係由英國皇家污水處理委員會（英語：Royal Commission on Sewage Disposal）確定。

對於一般的生活污水有機廢水，硝化過程在5-7天以後才能顯著展開，因此不會影響有機物BOD5的測量；對於特殊的有機廢水，為了避免硝化過程耗氧所帶來的干擾，可以在樣本中添加抑制劑^[2]。

測定方法

稀釋法

對於生化需氧量的測定，得到普遍認可並主要使用的方法是稀釋法。

稀釋法中，使用氧飽和溶解的水稀釋待測水樣，之後使用一定量的微生物懸濁液（常用活性污泥）少量固定的接種物質接種，然後測試此時的溶解氧${\displaystyle {\begin{smallmatrix}DO_{1}\end{smallmatrix}}}$，密封水樣。將溫度保持在20℃，靜置水樣於黑暗環境中（以防止光合作用增加樣本中溶解氧）。五天後，再測試此時水樣的溶解氧${\displaystyle {\begin{smallmatrix}DO_{2}\end{smallmatrix}}}$^[4]。

記稀釋因子為${\displaystyle {\begin{smallmatrix}F\end{smallmatrix}}}$，接種液中的生化需氧量為${\displaystyle {\begin{smallmatrix}BOD_{seed}\end{smallmatrix}}}$，於是稀釋接種法的計算公式為：

${\displaystyle BOD_{5}=\left(DO_{1}-DO_{2}-BOD_{seed}\right)\times F}$

若稀釋法過程未經接種，則：${\displaystyle BOD_{5}=\left(DO_{1}-DO_{2}\right)\times F}$

若測試過程未經稀釋，則：${\displaystyle BOD_{5}=DO_{1}-DO_{2}}$

在中國，環境保護部發布了《水質 五日生化需氧量（BOD5）的測定 稀釋與接種法》（HJ 505-2009）^[4]，作為目前的${\displaystyle {\begin{smallmatrix}BOD_{5}\end{smallmatrix}}}$測定標準。

其他方法

為克服稀釋法所具有的操作複雜、所需試劑較多、耗時較長、重現性差等缺點，人們還開發出一些其他的改進方法，如測壓法、增溫法、生物傳感器法、活性污泥曝氣降解法等，但是它們存在新的缺點，尚不能取代稀釋法的地位。^[5][6][7]

測壓法：其原理是生化反應產生的二氧化碳被樣品瓶中吸收劑吸收，而空氣中的氧溶解到水中以補充消耗，從而密閉系統壓力降低，根據氣壓降就可以求出水樣中的BOD值。其優點在於操作簡單、測定直接且實時，能連續顯示結果；但是它並不能減少培養時間。

增溫法：其原理是按照一定的經驗增溫培養時間，來提高反應溫度，激化微生物活性，加速其分解作用從而達到快速測定。其缺點在於測定的精密度較差，僅適用於特定廢水的控制分析。

生物傳感器法：其原理是在此類傳感器中，水樣中溶解氧通過固定的微生物膜層擴散到電極上會顯示出一定的電流，而發生生化反應後溶解氧大量減少，氧電極電流隨之迅速減小，根據這一電流的減小值在事先標定的曲線上可得出${\displaystyle {\begin{smallmatrix}BOD_{5}\end{smallmatrix}}}$。其缺點在於傳感器製作困難、生物膜壽命短，測定範圍較窄。

活性污泥曝氣降解法：其原理是利用活性污泥曝氣降解水樣一段時間，用重鉻酸鉀測定曝氣前後COD，其變化即為總的生化需氧量，之後對照標準測定值即得出${\displaystyle {\begin{smallmatrix}BOD_{5}\end{smallmatrix}}}$。這一方法更適用於BOD和COD比值的測定。

資料來源

1. Biochemical oxygen demand, From Wikipedia, the free encyclopedia. [2012-06-14]. （原始內容存檔於2021-02-25）.
2. 蔣展鵬等，環境工程學（第二版），北京:高等教育出版社，2005年
3. Steven C. Chapra, Surface water-quality modeling, McGraw-Hill, international version 1997
4. 《水質 五日生化需氧量（BOD5）的測定 稀釋與接種法》（HJ 505-2009） （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
5. 馬夏華，測壓法和稀釋接種法測定BOD5的比較，閩西職業大學學報2005年9月，139-141
6. 張金華，增溫快速法測定BOD及其準確性的評價，環境保護，1995(11)，26-27
7. 張靜等，生化需氧量（BOD5）測定方法進展，河北化工，2006(1)，12-15